Die Kombination Laserschweißen und Umformen in einer Anlage verspricht ebenso wie das Scanner-Schweißen oder das Remote-Welding wirtschaftliche Vorteile. Handgeführte Schweißgeräte sollen dem Laser neue Einsatzbereiche erschließen.
Dipl.-Ing. Lothar Handge ist Fachjournalist in Velbert
Ein Rundgang über die Messe Euro-Blech 2000 in Hannover stellte an die Füße ebenso hohe Ansprüche wie an die geistige Aufnahmebereitschaft. Lohn der Mühe waren profunde Einblicke in die jüngsten Entwicklungen. Beispiel Laserstrahlschweißen: Die aktuellen Trends lassen sich mit den Begriffen Integration, Remote-Welding, Scanner-Schweißen, Laserstrahlmanagement oder mobile Lasersysteme benennen. Ziel aller Entwicklungen ist es, neue Anwendungen für den Laser zu erschließen sowie die Wirtschaftlichkeit und Qualität zu verbessern.
Am Branchenriesen Trumpf GmbH, Ditzingen, kam der Besucher beim Thema Laserstrahlschweißen kaum vorbei. Eine „revolutionäre Neuheit“ im Bereich der Blechbearbeitung war die Verknüpfung des Laserschweißens mit dem Gesenkbiegen. Bei dem Konzept Bendweld wird ein Trumpf-Haas-Festkörperlaser über flexible Glasfaserkabel mit einer Abkantpresse verbunden. Damit lassen sich direkt nach dem Biegen in der Maschine verschiedene Schweißnähte ziehen, wobei zum Klemmen des Bauteils und für den Schweißvorschub Pressbalken und Hinteranschlag der Presse als flexible integrierte Vorrichtung verwendet werden. „Das Komplettbearbeiten in einer Maschine macht unsere Kunden flexibel und hilft ihnen, die Durchlaufzeiten zu reduzieren“, betont Rainer Hundsdörfer, Geschäftsführer Vertrieb und Marketing. „Angesichts immer kurzfristigerer Liefertermine ist dies ein entscheidender Wettbewerbsvorteil.“
Bei dem Kombi-System setzte Trumpf auch das Thema Strahlmanagement in die Realität um: Der Festkörperlaser wurde zusammen mit einem Roboter zum Schweißen eines sogenannten Tailored Chassis – hier ein gewichtsoptimiertes Aluminium-Gehäuse – eingesetzt. Dabei wurde das Licht der einen Strahlquelle über eine Strahlweiche mit mehreren Arbeitsstationen gekoppelt, die unabhängig voneinander operierten. „Strahlmanagement dieser Art wird künftig verstärkt praktiziert, weil damit die recht hohen Maschinenstundensätze beim Laserschweißen und -schneiden deutlich gesenkt werden können“, erläutert Dipl.-Ing. Ralf Kohllöffel, Projektleiter Laserbearbeitungssysteme der Trumpf Systemtechnik GmbH.
Die Integration von Umform- und Schweißprozess realisierte neben Trumpf auch die Weil Engineering GmbH, Müllheim, mit der Schweißanlage LRSA 2000 Twinmaster. Diese wurde entwickelt, um bei kompakter Bauweise sehr kurze Taktzeiten ohne Verluste durch Transportwege zu erzielen. Von der integrierten Rundemaschine werden die gerundeten Blechzuschnitte direkt in das Spannwerkzeug der Schweißstation geschoben und im Durchlauf gefügt. Fertigen lassen sich bis zu 700 mm lange Rohre im Durchmesserbereich von 80 bis 200 mm, bei Blechdicken zwischen 0,5 und 2,0 mm. Die Umrüstzeit auf neue Durchmesser liegt unter 10 min. Die Schweißanlage kann mit einem CO2-Laser oder einer WIG-Stromquelle ausgerüstet werden.
An Bedeutung gewinnt auch das Scanner-Schweißen, bei dem zur Strahlführung weder eine kartesische Maschine noch ein Roboter benutzt wird, sondern ein optisches System. Mit Hilfe räumlich bewegter Spiegel lässt sich dank sehr kleiner Massen sowie hoher Beschleunigungen und Verfahrgeschwindigkeiten mit dem CO2-Laser sehr schnell schweißen. „Das Verfahren eignet sich besonders für kleine, kompakte Teile mit filigranen Strukturen und einer großen Anzahl von Nähten“, erklärt Dipl.-Ing. Ralf Kimmel, Projektleiter Laserbearbeitungssysteme bei Trumpf. Ein aktuelles Beispiel sei die Serienfertigung von Wärmetauschern für den Kfz-Bereich.
Hochgeschwindigkeitssysteme, mit denen sich im Sekundentakt und schneller Lasersteppnähte erzeugen lassen, präsentierte die Rofin-Sinar Laser GmbH, Hamburg. Die erstmals einem größeren Publikum vorgestellte Großraum-Remote-Welding-Anlage RWS arbeitet mit einem CO2-Slab-Laser. Dieser soll noch bei hohen Ausgangsleistungen eine perfekte Grundmodestruktur besitzen und selbst bei sehr großen Fokussierbrennweiten eine genügend hohe Energiedichte erreichen, um einen Einsatz beim Tiefschweißen zu ermöglichen. Das Remote-Welding, das eine flexible Vielpunkte-Bearbeitung in einem großen Arbeitsraum erlaubt, soll eine wirtschaftliche Alternative zum Widerstandspunktschweißen bieten.
Handgeführte Laserschweißgeräte: Der Laser wird mobil
Dipl.-Ing. Thomas Heyse, Entwicklungsingenieur Elektrotechnik der Sächsischen Anlagen- und Maschinenbau (SAM) GmbH in Cainsdorf, erinnert sich: „Vor Jahren wurde unsere Idee noch belächelt.“ Anlass der Heiterkeit waren handgeführte Laserschweißgeräte, die auf der Euro-Blech 2000 in der Serienversion präsentiert wurden. Diese Geräte auf der Basis von Hochleistungs-Diodenlasern sind gedacht für den mobilen Einsatz in der mittelständischen Industrie, im Handwerk und im Baugewerbe. Um mit dem leicht zu führenden Handbearbeitungskopf gleichmäßige und sauber durchgeschweißte Verbindungen zu erhalten, realisierte der Hersteller unter anderem eine direkte Prozessbeobachtung zur Nahtverfolgung und -korrektur. In eine ähnliche Richtung zielt das handgeführte Laserschweißsystem des Laserzentrums Hannover e. V., Hannover, das mit allen Laserstrahlquellen arbeitet, die mittels Lichtleitfaser gekoppelt werden. Eine andere Konzeption verfolgt hingegen die Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Halle (SLV) GmbH, Halle, mit ihrem Laserstrahl-Handschweißgerät LHSG-2. Verwendet wird das modulare System zum mechanisierten Fügen kurzer Nähte mittels Nd:YAG-Laser. Laut Hersteller lassen sich mit dem Handgerät an T-Stößen von Bauteilen mit größeren Blechdicken qualitativ hochwertige Lasernähte schweißen. Positionierung und Handhabung sollen unkompliziert sein.
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